Základní diagnostická měření

TECHNIKU A TECHNOLOGII České vysoké učení technické v Praze, fakulta strojní Horská 3, 128 00 Praha 2, tel.: +420 221 990 900, fax: +420 221 990 999 www.rcmt.cvut.cz Základní diagnostická měření P.Bach SD-LS-2009

2 Pavel Bach Výzkumné centrum pro strojírenskou výrobní techniku a technologii Centrum je součástí ČVUT, fakulty strojní v Horské ul. Má pracoviště také na VUT v Brně, TU v Liberci a TU v Plzni Hlavní prostory jsou v přízemí budovy B Email: p.bach@rcmt.cvut.cz

3 Činnost Centra v Horské: technická pomoc výrobcům obráběcích strojů Konstrukce, Technologie třískové obrábění, Zkušebna, Výroba unikátních dílců Laserová technologie Pohony

4 Zkoušky obráběcích strojů zkoušky během vývoje prototypů, přejímky nových, sériových strojů před expedicí k zákazníkovi nebo u zákazníka po uvedení do chodu, sledování strojů v průběhu jejich používání ve výrobě (udržování kvality výrobků a také optimalizace oprav strojů)

5 Norma ISO 230 Měření geometrické přesnosti dle ČSN ISO 230-1 Stanovení přesnosti nastavení polohy v číslicově řízených osách dle ČSN ISO 230-2 Měření tepelného chování a teplot dle ČSN ISO 230-3 Stanovení přesnosti kruhové interpolace dle ČSN ISO 230-4 Měření akustického tlaku a výkonu dle ČSN ISO 230-5 Stanovení přesnosti nastavení v diagonálách pracovního prostoru dle ČSN ISO 230-6 Stanovení přesnosti chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO 230-7

6 Další zkoušky obráběcích strojů Měření statické tuhosti obráběcích strojů (norma není, bude vyloženo dle měřícího předpisu Zkušební akreditované laboratoře RCMT, MP-01-08) Měření vibrací dle ČSN ISO 7626-2, ČSN ISO 7626-5, ČSN ISO 10816-1 a MP-12-07 (dynamická poddajnost, stabilita obrábění, využití výkonu pohonu vřetena) Diagnostická měření dle ČSN ISO 10816-1, ČSN ISO 13373-1, ČSN 20065 a MP-05-2.

7 Zaměření přednášek a cvičení Základní diagnostická měření Diagnostika a monitoring vřeten Přesnost chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO 230-7 Stabilita obrábění (měření frekvenčních přenosů a zkouška využití instalovaného výkonu pohonu vřetena ladění/optimalizace vřeten) Modální analýza obráběcích strojů (diagnostika rámů - vyhledání dynamicky slabých míst stroje) Termodiagnostika (měření teplotních polí strojů detekce zdrojů tepla termostabilita obráběcího stroje) Přejímací měření hluku obráběcích strojů (ekvivalentní hladina akustického tlaku, hygienické předpisy) Měření označená kurzívou již byla probírána v předmětu MĚŘENÍ

8 Zaměření přednášek a cvičení -pokračuje Tribo-diagnostika (diagnostika podle částicové analýzy olejových náplní) Diagnostika ložisek Diagnostika ozubení a převodovek Metody snižování vibrací (bezdemontážní vyvažování a pružné ukládání strojů) Speciální metody měření geometrické přesnosti (artefakty, samocentrovatelné hlavy) Přesnost nastavení polohy v osách při různých posuvových rychlostech Měření označená kurzívou již byla probírána v předmětu MĚŘENÍ

9 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

10 Diagnostické veličiny Kmity (vynucené), absolutní, relativní, fáze kmitů Otáčky (otáčková frekvence, zubová frekvence) Teplota Hlučnost Výkonnost stroje Stav olejové náplně Elektrické veličiny

11 Detekce závad Závada, poškození Diagnostický veličina Nevývahy rotorů Nesouosost hřídelů Poškození valivého ložiska Poškození kluzného ložiska Poškození ozubených kol Mechanická vůle Vady řemenů Vady elektromotorů Kmitavý signál (absolutní, relativní) fáze kmitů ložiskové frekvence Teplota Otáčky Hlučnost Výkonnost Strav olejových náplní Elektrické veličiny

TECHNIKU A TECHNOLOGII Základní diagnostická měření 12 Četnost závad obráběcích strojů 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 dynamicky slabý rám ztráta výkonnosti poškození ložisek vřeten kolizí nesprávné seřízení pohonů nevývaha rotorů nesprávná geometrie rámu poškození ložisek vřeten přetížením poškození ložisek vřeten teplem nesprávná montáž valivých ložisek vady řemenic a řemenů nesouosost hřídelů staticky slabý rám házení rotorů a otočných stolů opotřebení ozubení poškození vedení

13 Četnost zkoušek obráběcích strojů objednaných v RCMT českými výrobci Dynamika (ztráta výkonnosti, nestabilita obrábění) 100 Seřízení pohonů Měření tepelného pole stroje (termostabilita) Dynamická přesnost 5 osých strojů Geometrická přesnost Statika Hlučnost 10

14 Náklady na údržbu ve strojírenství Plán a konstrukce 4% Řízení 5% Obchod 9% Údržba 9% Služby 22% Doprava 7% Výroba 29% Ostatní 3% Administrativa 12%

15 Optimální doba pro opravu náklady na opravu v % hodnoty stroje 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Příliš dlouhý interval mezi měřeními Optimální interval měření Měření zbytečněčasto Předčasná oprava záběh Optimální okamžik opravy bezvadný provoz 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 měsíce od uvedení do provozu Pozdní oprava závada

16 Trendování, grafy trendů diagnostických veličin 80 PORUCHA teplota C 70 60 50 40 30 20 Rozvoj vady Rozpoznání vady a plán opravy Charakteristická hodnota pro stroj Nutná oprava oprava 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 měsíce provozu od začátku sledování

17 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

18 Měření otáček, otáčkové a zubové frekvence f o n 60 [Hz], otáčková frekvence f z nz. 60 [Hz], zubová frekvence

19 Sada diagnostických přístrojů

20 Otáčkoměr

21 Označení rotoru před měřením otáček

22 Tachosonda = otáčkoměr

23 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Měření házení rotorů Sledování trendů diagnostických veličin

24 Měření úrovně vibrací 1 T v v 2 () t dt ef T 0 v ef v RMS RMS=Root Mean Square

25 Měření úrovně vibrací GRAFY Špičková a efektivní hodnota

26 Měření úrovně vibrací konzola vřetena

27 Vibrometr firmy ADASH se snímačem V RMS Otáčky Spektra signálů Vyvažuje rotory

28 Měření fáze kmitavých signálů Měření dvoukanálové, dvěma snímači Grafy Smysl výchylek

29 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

30 Měření házení rotorů (vřetena, řemenice, el. motory, hřídele )

31 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

32 Měření teplot - soustružnicko-frézovací centrum Nesymetrický ohřev bočních stěn stroje

33 Příklad stolu karuselu

34 Příklad stolu=vřetena karuselu teplotní pole

35 Příklad vřeteníku portálové frézky

36

37

38 Příklad pohonu vodorovného smykadla frézky kuličkový šroub

39 Čidla - teploměry Měření házení rotorů (vřetena, řemenice, el. motory, hřídele ) Měřicí ústředna Čidla - výchylky

40 Výsledky měření teplot vřetena odporovými čidly

41 Základní diagnostická měření (=nejčastější) Měření otáček Měření otáčkové frekvence Měření zubové frekvence Měření úrovně vibrací Měření fáze kmitavých signálů Měření házení rotorů -vřeten Měření teploty Měření deformací/výchylek/vůlí Sledování trendů diagnostických veličin

42 Měření deformací/výchylek a vůlí

43 Měření deformací/výchylek a vůlí

44 Měření deformací/výchylek a vůlí dynamometr

Stojánky a snímače 45 Měření deformací/výchylek a vůlí

46 Měření deformací/výchylek a vůlí Registrace deformací

49 Obsah protokolu o měření v laboratořích Titulní list Úvod cíle měření, úkol Postup zkoušky a okolnosti měření (metoda měření, použitá měřidla, údaje o stroji), Výsledky (tabulky, grafy, interpretace výsledků, tj. závěry plynoucí z naměřených dat) Nejistoty měření

50 Titulní list obsah: Název zkoušky Místo měření Typ stroje Datum zkoušky Použitá metoda (odkaz na normu) Použitá měřidla (název, typ, sériové číslo) Teplota prostředí Postup zkoušky (odkaz na měřicí předpis nebo normu nebo tělo protokolu) Výsledky zkoušky včetně nejistot Kdo měřil data a vypracoval protokol Jméno cvičícího učitele Email autora protokolu

51 Děkuji za pozornost Otázky na: p.bach@rcmt.cvut.cz Příště: Vibrodiagnostika Diagnostika a monitoring vřeten Přesnost chodu vřeten za rotace dle ČSN ISO 230-7